Прочность кладки при растяжении
Материалы для каменной кладки
К искусственным каменным материалам относят кирпичи керамический и силикатный полнотелые и пустотелые, керамические и силикатные камни пустотелые и камни бетонные и гипсовые стеновые
Полнотелый керамический кирпич имеет размеры 250х120х65 мм и модульный (утолщенный) — 250х120х88 мм, масса кирпича 3,6…5 м. Плотность 1,6…1,8 т/м3, марки кирпича 75, 100, 150, 200, 250 и 300, водопоглощение до 8%. Кирпич изготовляют пластическим пpeccoванием с последующим обжигом. Основной недостаток — высокая теплопроводность.
Пустотелый, пористый и дырчатый кирпичи имеют при тех же размерах в плане высоту 65, 88, 103 и 138 мм (в 1,25, 1,5 и 2 раза большую высоту по сравнению с полнотелым кирпичом), меньшую плотность — 1,35…1,45 т/ м3. Марки кирпича — 75, 100 и 150. Применение этой разновидности кирпичей позволяет уменьшить массу стеновых изделий до 30%.
Силикатный кирпич применяют для стен с относительной влажностью не более 75%, марки кирпича — 75, 100 и 150. Кирпич изготовляют посредством прессования сырьевой смеси извести и кварцевого песка и последующей автоклавной обработки.
Керамические и силикатные пустотелые камни имеют размеры: (обычные — 250х120х 138 мм, укрупненные — 250х250х138 мм и модульные — 288х38х138 мм. Толщина камня соответствует двум кирпичам, уложенным на постель, с учетом толщины шва между ними. Поверхность камней бывает гладкой и рифленой.
Камни бетонные и гипсовые стеновые выпускают сплошными пустотелыми. Их изготовляют из тяжелых, облегченных и легких бетонов и гипсобетона с размерами 400х 200х200 мм, 400х200х90мм и массой до 35 кг.
2. На прочность кладки при сжатии влияют многие факторы, а именно:
а) прочность камня, б) размеры камня, в) правильность формы камня, г) наличие пустот в пустотелых камнях, д) прочность раствора, е) удобоукладываемость (подвижность) раствора при его применении, ж) упруго-пластические свойства (деформативность) затвердевшего раствора, з) качество кладки, и) перевязка кладки, к) сцепление раствора с камнем, л) степень заполнения вертикальных швов кладки.
Формула онищенко для определения прочности кладки при сжатии
ПРОЧНОСТЬ КЛАДКИ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ, СРЕЗЕ И ИЗГИБЕ
Каменная кладка в зависимости от направления действующих усилий при работе на растяжение, изгиб и срез может разрушаться по неперевязанному или перевязанному сечению. Разрушение по неперевязанному сечению происходит по горизонтальному шву кладки ( 14.6,о), а по перевязанному сечению — либо по ступенчатому сечению ( 14.6,6, сечение 1—/), либо по плоскому сечению, пересекающему камни и вертикальные швы (
При изгибе кладка испытывает, с одной стороны, сжатие и, с другой, — растяжение. Здесь, так же как при осевом растяжении, возможна работа по неперевязанным ( 14.7,6) и перевязанным сечениям ( 14.7,а), Так как прочность кладки при сжатии значительно выше (в 10—20 раз), чем при растяжении, то временное сопротивление кладки при изгибе определяется ее работой в растянутой зоне. Возникающие здесь напряжения называют также главными растягивающими напряжениями Ягл при изгибе. Из опытов установлено, что временное сопротивление кладки растяжению при изгибе RpM по неперевязанному сечению в среднем в 1,5 раза больше сопротивления кладки осевому растяжению:
| 4. Расчет центрально сжатых элементов по несущей способности |
По несущей способности производят при равномерном распределении напряжений по сечению по следующей формуле:
(9)
где N – расчетная продольная сила;
mg – коэффициент, учитывающий снижение несущей способности вследствие ползучести кладки;
— коэффициент, учитывающий снижение несущей способности элемента за счет продольного изгиба, зависящего от гибкости элемента и упругой характеристики кладки ;
А – площадь поперечного сечения элемента
— отношение расчетной длины к радиусу инерции сечения
— для прямоугольного сечения (h – наименьший размер сечения)
Дата добавления: 2017-04-15; просмотров: 1964 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов
Читайте также:
Рекомендуемый контект:
Поиск на сайте:
© 2015-2020 lektsii.org — Контакты — Последнее добавление
Источник
Растяжение в кладке возможно по неперевязанному и перевязанному сечениям. При растяжении кладки по неперевязанному сечению (рис.6.2) разрушение происходит по плоскости соприкосновения камня и раствора в горизонтальных швах (сечение 1-1). Предел прочности определяется нормальным сцеплением между камнем и раствором. Сцепление определяется клеящей способностью раствора и полнотой соприкосновения раствора с камнем. На сцепление также влияют прочность, состав, подвижность и водоудерживающая способность раствора, вид камня, режим твердения раствора, квалификация каменщика. Кроме этого большое влияние оказывает усадка цементного раствора, которая приводит к отрыву камня на отдельных участках. Сцепление может быть повышено вибрированием кладки.
Рис. 6.2. Растяжение кладки по неперевязанному сечению
При неперевязанном сечении (рис.6.3) кладка чаще разрушается по раствору (сечение 2-2), реже по кирпичу (сечение 3-3). Обычно трещина проходит по горизонтальным и вертикальным швам. Предел прочности определяется касательным сцеплением раствора с камнем. Касательное сцепление раствора с камнем примерно вдвое больше нормального.
Рис. 6.3. Растяжение кладки по перевязанному сечению
В своде правил [16] приведены также расчетные сопротивления кладки при изгибе и срезе. Расчетное сопротивление кладки по перевязанному сечению, проходящему по камню, приведены в табл.6.2. Расчетные сопротивления кладки из сплошных камней на цементно-известковых, цементно-глиняных и известковых растворах осевому растяжению, растяжению при изгибе, срезу и главным растягивающим напряжениям при изгибе при расчете сечений кладки, проходящих по горизонтальным и вертикальным швам приведены в табл.6.3.
Таблица 6.2
Расчетные сопротивления R по сечению, проходящему по кирпичу или камню
Вид напряженного состояния | Обозна чение | Расчетные сопротивления R , МПа, кладки из кирпича и камней правильной формы осевому растяжению, растяжению при изгибе, срезу и главным растягивающим напряжениям при изгибе при расчете кладки по перевязанному сечению, проходящему по кирпичу или камню, при марке изделия | ||||||||
| 200 | 150 | 100 | 75 | 50 | 35 | 25 | 15 | 10 | ||
| 1. Осевое растяжение | Rt | 0,25 | 0,2 | 0,18 | 0,13 | 0,1 | 0,08 | 0,06 | 0,05 | 0,03 |
| 2. Растяжение при изгибе и главные растягивающие напряжения | Rtb (Rtw) | 0,4 | 0,3 | 0,25 | 0,2 | 0,16 | 0,12 | 0,1 | 0,07 | 0,05 |
| 3. Срез | Rsq | 1,0 | 0,8 | 0,65 | 0,55 | 0,4 | 0,3 | 0,2 | 0,14 | 0,09 |
Таблица 6.3
Расчетные сопротивления R при расчете сечений кладки, проходящих по горизонтальным и вертикальным швам
Вид напряженного состояния | Обозначения | Расчетные сопротивления R,МПа | ||||
при марке раствора | при прочности раствора (МПа) 0,2 | |||||
| 50 и выше | 25 | 10 | 4 | |||
А. Осевое растяжение 1. По неперевязанному сечению (нормальное сцепление рис.6.2) 2. По перевязанному сечению (рис. 6.3) для кладки из камней правильной формы | Rt | 0,08 | 0,05 | 0,03 | 0,01 | 0,005 |
| 0,16 | 0,11 | 0,05 | 0,02 | 0,01 | ||
| Б. Растяжение при изгибе 3. По неперевязанному сечению для кладки всех видов и по косой штрабе (главные растягивающие напряжения при изгибе) 4. По перевязанному сечению): а) для кладки из камней правильной формы | Rtb (Rtw) | 0,12 0,25 | 0,08 0,16 | 0,04 0,08 | 0,02 0,04 | 0,01 0,02 |
| В. Срез 5. По неперевязанному сечению для кладки всех видов (касательное сцепление) | Rsq | 0,16 | 0,11 | 0,05 | 0,02 | 0,01 |
Деформативность каменной кладки
Каменная кладка является упругопластическим телом. Под нагрузкой деформации кладки складываются из упругой и неупругой составляющих. При длительном действии нагрузки проявляются неупругие деформации. В основном они возникают за счет деформации ползучести в растворных швах. Кладка работает упруго при небольших напряжениях, в этот период ее деформативность характеризуется начальным модулем упругости (рис.6.4). Начальный модуль упругости кладки при сжатии соответствует упругим деформациям, возникающим при мгновенном загружении. Геометрически он определяется как тангенс угла наклона прямой упругих деформаций Е0 = tga0.
Рис.6.4. Схема для определения модуля деформация
1 – прямая упругих деформаций; 2-касательная; 3-секущая
Beличина E0 определяется по формуле
E0=a Rи, (6.1)
где a — упругая характеристика кладки, зависящая от марки раствора и вида кладки; Ru — временное сопротивление (средний предел прочности) сжатию кладки.
Ru определяется по формуле
Ru= kR, (6.2)
где k — коэффициент, принимаемый для кирпича и камней всех видов равным 2; R- расчетные сопротивления сжатию кладки, принимаемые по табл. 6.1.
Модуль полных деформаций кладки является величиной переменной, геометрически он определяется как тангенс угла наклона касательной к кривой «s- є» в точке с заданным напряжением Etan= tga1.
Для упрощения расчета принимают значение секущего модуля
E=s/є= tga. При расчете конструкций по прочностиЕ = 0,5Е0,
При определении деформаций кладки от продольных или поперечных сил, усилий в статически неопределимых рамных системах, в которых элементы конструкций из кладки работают совместно с элементами из других материалов
Е = 0,8Е0, (6.3)
где Е0— модуль упругости (начальный модуль деформаций) кладки.
Источник
● Прочность каменной кладки зависит от прочности и вида камня и раствора, возраста кладки, ее качества, обусловленного квалификацией каменщика, и других факторов. Опыты показывают, что даже при центральном сжатии камни и раствор в кладке находятся в условиях сложного напряженного состояния. Это объясняется тем, что поверхность кирпича или бетонного камня не является ровной, а раствор в швах имеет неодинаковую плотность и толщину (рис. 16.2). Работу камня можно представить как работу жесткого тела, покоящегося на многочисленных беспорядочно расположенных опорах. В таком теле возникают изгибающие моменты, поперечные силы, а также участки с местным смятием. Кроме того, поперечные деформации раствора, существенно (до 10 раз) превышающие деформации керамического кирпича, вызывают в нем растягивающие усилия, снижающие прочность кладки.
Различают прочность кладки при сжатии, растяжении, срезе, местном смятии. В расчет вводят сопротивление кладок различных видов на растворах разных марок, установленные в результате статистической обработки испытаний стандартных образцов. Характерные расчетные сопротивления приведены в табл. 16.1 и 16.2 [5].
Прочность кладки при сжатии R применяют при расчете стен, столбов, простенков. Установлено, что эта характеристика всегда меньше прочности камня, какой бы высокой прочности не использовался раствор. Например, расчетные сопротивления кладки сжатию кирпича М200 на растворе М100 составляют R=2,7 МПа, на растворе марки 10 — R = 1,6 МПа, а при нулевой прочности раствора — R = 1,0 МПа.
● Если кладка под нагрузкой испытывает осевое растяжение, то в зависимости от направления усилия может произойти разрушение по не-перевязанному сечению (рис. 16.3, а) либо по перевязанному сечению (рис. 16.3,6). Прочность по неперевязанному сечению ниже, чем по перевязанному. Прочность при осевом растяжении кладки Rt (табл. 16.2) используется, например, при расчете цилиндрических резервуаров.
Рис. 16.2. Напряженное состояние камня в кладке:
1 — сжатие; 2 — растяжение; 3 — изгиб; 4 — срез; 5 — местное сжатие
Таблица 16.1.
Расчетные сопротивления сжатию кладки из
кирпича и керамических камней
| Марка кирпича или камня | Расчетные сопротивления, МПа, сжатию кладки из кирпича и керамических камней на тяжелых растворах | ||||||||
| при марке раствора | при прочности раствора | ||||||||
| 0,2 | нулевой | ||||||||
| 3,9 | 3,6 | 3,3 | 3,0 | 2,8 | 2,5 | 2,2 | 1.8 | 1,7 | 1,5 |
| 3,6 | 3,3 | 3,0 | 2,8 | 2,5 | 2,2 | 1,9 | 1,6 | 1,5 | 1,3 |
| 3,2 | 3,0 | 2,7 | 2,5 | 2,2 | 1,8 | 1,6 | 1,4 | 1,3 | 1.0 |
| 2,6 | 2,4 | 2,2 | 2,0 | 1,8 | 1,5 | 1,3 | 1,2 | 1,0 | 0,8 |
| — | 2,2 | 2,0 | 1,9 | 1,7 | 1,4 | 1,2 | 1,1 | 0,9 | 0,7 |
| — | 2,0 | 1,8 | 1.7 | 1,5 | 1,3 | 1,0 | 0,9 | 0,8 | 0,6 |
| — | — | 1,5 | 1,4 | 1,3 | 1,1 | 0,9 | 0,7 | 0,6 | 0,5 |
| — | — | — | 1,1 | 1,0 | 0,9 | 0,7 | 0,6 | 0,5 | 0,35 |
| — | — | — | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,6 | 0,45 | 0,4 | 0,25 |
Таблица 16.2.
Расчетные сопротивления кладки из сплошных камней
| Вид напряженного состояния | Расчетные сопротивления, МПа, кладки из сплошных камней | ||||
| при марке раствора | при прочности раствора 0,2 | ||||
| 50 и выше | |||||
| Осевое растяжение Rt: | |||||
| по неперевязанному сечению (рис. 16.3, а) | 0,08 | 0,05 | 0,03 | 0,01 | 0,005 |
| по перевязанному сечению для кладки из камней правильной формы (рис. 16.3, б) | 0,16 | 0,11 | 0,05 | 0,02 | 0,01 |
| Растяжение при изгибе Rtb: | |||||
| по неперевязанному сечению | 0,12 | 0,08 | 0,04 | 0,02 | 0,01 |
| по перевязанному сечению (рис. 16.3, в) для кладки из камней правильной формы | 0,25 | 0,16 | 0,08 | 0,04 | 0,02 |
| Срез Rsq: | |||||
| по неперевязанному сечению | 0,16 | 0,11 | 0,05 | 0,02 | 0,01 |
Рис. 16.3. Растяжение кладки:
а — по неперевязанному сечению; б — по перевязанному сечению; 1—1; 2—2 — проходящему по раствору; 3—3 — проходящему по кирпичу; в — растяжение кладки при изгибе
● В нормах приведены также расчетные сопротивления кладки на растяжение при изгибе Rtb и срезе Rsq (табл. 16.2), используемые, например, при расчете обсыпных подпорных стен с вертикальными контрфорсами (рис. 16.3, в).
Источник
При
работе кладки на растяжение потеря
несущей способности вызвана нарушением
сцепления между р-ром и кирпичом.Величина
сцепления зависит от прочности и усадки
кладочного р-ра. Сцепление тем больше,
чем больше прочность р-ра и чем меньше
его усадка.Усадка увеличивается с
увеличением количества вяжущего, поэтому
очень прочные р-ры имеют небольшое
сцепление с камнем.
Сцепление
также зависит от скорости поглощения
воды камнем. При быстром поглощении
сцепление нарушается, поэтому перед
укладкой кирпич смачивается, либо
применяются жидкие р-ры.
Различают
нормальное и тангенсальное сцепление.
Нормальное сцеплениеS
– это сопротивление шва разрыву.
Тангенсальное
(касательное) Т – это сопротивление шва
сдвигу.
Поскольку
каменная кладка – это композитный
материал, обладающий неоднородными
св-вами, поэтому сопротивление кладки
изгибу, растяжению и срезу будет зависеть
от взаимного расположения действующих
усилий и линий швов, т.е. рассматривают
работу кладки по неперевязанному
сечению.Работа кладки на растяжение.
Растяжение
по перевязанному сечению
При
работе кладки на растяжение по
неперевязанному сечению разрушения
происходят по ступенчатому сечению,
поэтому на несущую способность влияет
как нормальное так и тенгенсальное
сцепление.
Растяжение
по неперевязанному сечению
При
работе кладки на растяжение по
неперевязанному сечению несущую
способность будет определять нормальное
сцепление. Работа кладки на растяжение
по неперевязанному сечению не допускается.
Работа
кладки при изгибе
по
неперевязанному сечению
по
перевязанному сечению
Прочность
кладки при изгибе по перевязанному
сечению больше прочности кладки по
неперевязанному сечению.
Сопротивление
кладки при изгибе в среднем в 1,5 раза
больше, чем сопротивление кладки срезу
по неперевязанному сечению, равного
тангенсальному сцеплению.
46.
Деформации кладки при сжатии. Основные
положения расчета каменных конструкций.
Продольный изгиб каменной кладки.Кладка
не является упругим материалом, поэтому
ее общие относительные деформации будут
определяться: ,
– это упругая часть относ. деформаций.
– пластическая часть относ.деформаций.Части
относ.деформаций могут соотноситься в
равных долях или упругая часть может
быть больше пластических. Диаграмма
напряжения деформации каменной кладки
при сжатии.
Упругая
деформация исчезает после снятия
нагрузки, а пластическая
сохраняется.Пласт.деформации обусловлены
уменьшением объема растворного шва
(сокращение объема пор и сжатия твердого
геля), а также наличием трещин.Пласт.
деформации с ростом нагрузки увеличиваются
и кривая зависимости
приобретает криволинейный вид.Начальный
модуль упругости кладки Е0
– это модуль, соответствующий упругой
работе конструкции, и это есть tg
угла наклона упругой линии к горизонту.
.начальный
модуль упругости определяется как:
,Где
– это упругая характеристика каменной
конструкции, зависящая от вида камня,
марки р-ра и временного сопротивления
сжатию кладки Ru,
,Где
k
– коэф, зависящий от вида камня,R
– это расчетное сопротивление кладки.При
увеличении напряжений модуль упругости
начинает снижаться и носит название
модуля деформации – Е.Модуль деформации
при напряжении
– это tg
угла наклона секущей, проходящей через
точку пересечения линии соответствия
напряжению
с кривой
и через начало координат к линии
горизонта.
С
увелич.напряжения упругие характеристики
будут снижаться, т.е. значение Е будет
уменьшаться.Основные
положения расчета каменной кладки.Каменные
конструкции рассчитывают по двум группам
предельных состояний: 1 группа – расчет
на прочность и устойчивость, выполняемый
на действие расчетных нагрузок.2 группа
– расчет на трещиностойкость и
деформативность, выполняемый на действие
нормативных нагрузок.Прочность и
устойчивость каменных конструкций
должна выполняться на периоды эксплуатации,
возведения конструкций, в стадии
оттаивания зимней кладки.Прочность
кладки характеризуется расчетным
сопротивлением R,
которое зависит от марки камня, вида
камня и марки р-ра.Расчетное сопротивление
принимается в расчетах с учетом коэф-та
условия работы .Кирпичная
кладка относится к упругопластическому
материалу.Модуль деформаций при расчете
по 1-ой группе предельных состояний
Е=0,5Е0.При
расчете по 2-ой группе предельных
состояний Е=0,8Е0;
модуль сдвига G=0,4Е0.По
степени пространственной жесткости
здания различают:1.С
жесткой конструктивной схемой.Это
жилые или общественные здания. Их
покрытия и перекрытия считаются жесткими.
Стена или столб такого здания представляет
собой вертикальную неразрезную балку,
с неподвижными шарнирными опорами,
которыми являются перекрытия и покрытия.
Допускается
с целью упрощения расчета стены и столбы
считать расчлененными по высоте на
отдельные стержни с расположением опор
в уровне перекрытий и покрытий.Расчетным
элементом стены с пролетами является
простенок – самый нагруженный и самый
узкий, а без пролетов часть стены шириной
1 м.Поскольку самыми нагруженными
каменными конструкциями являются стены
и столбы нижних этажей, то в целях
повышения их нес.способности повышают
марку материалов, увеличивают размеры
сечения или вводят армирование на данном
участке.2.С
упругой конструктивной схемой.Конструкции
этих зданий рассчитывают как раму,
стойками которой являются стены и
столбы, жестко защемленные в фундаменте
и шарнирно сочлененные с покрытием и
перекрытием.
Продольный
изгиб каменной кладки. Влияние продольного
изгиба учитывается введением коэффициента
продольного изгиба ,
зависящего от упругой х-ки
и гибкости λ,;
,l0
– это расчетная длина,i
– радиус инерции сечения.Прогиб в сжатых
элементах увеличивается во времени в
результате ползучести мат-ла, что
приводит к снижению несущей способности
конструкции. Это явление учитывается
введением коэф-та mg,Расчетная
схема простенка
Если
,
то продольного изгиба нет.Расчетные
сечения простенка:
I-I
– характерен наличием местной сжимающей
нагрузки,II-II
– характерен уменьшением сечения,III-III
– характерно увеличением нагрузки от
собственного веса и увеличением
сечения,IV-IV
– характерно max
величиной сжимающей силы.Расчетная
схема столба
48.
Расчет кладки на центральное сжатие,
местное сжатие (смятие) и внецентренное
сжатие.Центр.сжатие
встречается
редко и возможно, если эксцентриситет
сжимающей силы мал и им можно пренебречь,
т.е.
На
центр.сжатие работают тяжело нагруженные
столбы, к кот.нагрузка прикладывается
через центрирующие прокладки (ж.б. или
бетонные подушки).Расчет на центр. сжатие
выполняется из условия прочности по
ф-ле:
Местное
сжатие (смятие) наблюдается
при действии сжимающей нагрузки на
ограниченной S.
В этом случае в работу вовлекаются
смежные участки каменной конструкции,
которые будут сдерживать поперечные
деформации, увеличивая сопротивление
кладки, т.е. возникает эффект обоймы.Расчет
на смятие производится из условия
прочности по ф-ле:
– это коэффициент полноты эпюры давления
местной нагрузки.
–это расчетное сопротивление кладки
при местном сжатии:
—коэффициент,
зависящий от материала кладки и
действ.нагрузок (схемы загружения и
состава загружения),—
площадь местного сжатия (загружения)
— это расчетная площадь рассматриваемого
сечения, зависит от условий опирания
выше расположенных конструкций и
определяется по следующим правилам:1.Нагрузка
действует на участок в пределах между
краями ;
2.Нагрузка
приложена на краевой участок стены
3.Нагрузка
передается от ряда балок:А) если
Б)
При
опирании изгибаемых элементов на грань
стены может происходить поворот опорного
сечения, что в свою очередь приведет к
уменьшению площади опирания, поэтому
расчетная величина заделки изгибаемого
элемента в стену не должна превышать
200мм.
Нагрузка
N
– это местная нагрузка, N0
– основная нагрузка.
Если
величина местной нагрузки N
больше 100кН, то укладывают опорные
распределительные плиты, подушки или
выполняют пояс, который располагается
в уровне опирания изгибаемого элемента.При
одновременном действии местной и
основной нагрузок следует выполнять 2
расчета:
1.На
действие только местной нагрузки 2.На
совместное действие местной и основной
нагрузок.Внецентренное
сжатие.(работают
стены, столбы, стены подвала и карнизные
участки стены).При внецентр.сж.на элемент
одновременно действуют: сжимающая сила
N
и изгибающий момент M=N*e0.Если
к элементу приложено несколько сил и
моментов, то выполняется замена на их
равнодействующие.
Эксцентриситет
е0
от действия продольной силы N
принимается относительно центра
тяж.сеч.элемента до края элемента.
Нес.способность внецентр.сж.элемента
проверяется по ф-ле:
—это
коэффициент продольного изгиба при
внецентренном сжатии:
Где —коэффициент
продольного изгиба при центральном
сжатии;
– коэффициент продольного изгиба сжатой
части элемента, зависящий от
—это
экспериментальный коэффициент,
учитывающий увеличение расчетного
сопротивления R
при приведении действительной эпюры
сжимающих напряжений к условной,
симметричной относительно действия
силы.
Ас
– площадь сжатой зоны сечения